형광 UV 및 제논 아크 램프를 사용하는 내후성 시험기 작동에 관한 국제 규격은 보통 광원의 상대 분광 분포 (SPD) 에 대한 요구 사항을 포함합니다. 이들 SPD는 특정 대역 내 (290-320 nm 또는 360-400 nm) 에서 주어진 광원의 방사조도의 범위를 백분율로 정의합니다.

중요한 SPD 참조 표는 ASTM 및 ISO 규격에서 제공됩니다. 형광 UV 스펙트럼 표는 ASTM G154 및 ISO 4892-3에 제공되며 제논 아크 요건은ASTM G155 및 ISO 4892-2에서 제공됩니다. 이 테이블은 Daylight (직접광), Window (유리를 통과한 광), Extended UV (UVB-313)의 세 가지다른 램프 및 필터로 정의됩니다.

Q-Lab의 UVA-340, UVA-351 및 UVB-313EL 램프는 모두 Daylight, Window 및 Extended UV 용 ASTM G154 및 ISO 4892-3 사양을 만족 합니다.

Q-SUN 내후성 시험기에 사용되는 다음의 Q-Lab UV 필터는 ASTM G155 및 ISO 4892-2에 명시된 스펙트럼 요구 사항을 충족합니다. ISO 4892-2에는 Extended-UV에 대한 사양이 포함되어 있지 않습니다.

Table 1 (Daylight filters): Daylight-B/B, Daylight-Q, Daylight-F
Table 2 (Window glass filters): Window-B/SL, Window-Q, Window-IR
Table 3 (Extended-UV filters): Extended UV-Q/B
표 1 (Daylight 필터) : Daylight -B / B, Daylight -Q, Daylight -F
표 2 (Window 필터) : Window B / SL, Window Q, Window IR
표 3 (Extended UV 필터) : Extended UV-Q / B

위의 SPD 요구 사항을 벗어나는 유일한 Q-Lab 표준 광학 필터는 Extended UV-Quartz 및 Window-SF5 필터입니다. Extended UV-Quartz 필터는 일부 항공 우주 규격에서 요구 되며 Window-SF5 필터는 건축용 유리보다 높은 차단 파장을 갖는 유리를 규정하는 자동차 규격에만 사용됩니다.

제논 및 UV 촉진 내후성 시험에서 설정하는, 조도 세트 포인트는 각각의 램프가 가지는 주파장대 및 범위를 참조하지 않으면 의미가 상실됩니다. 각각의 적정한 조도 설정은 다음과 같이 나뉩니다.

좁은 범위의 조도 세트 포인트는 340 nm 및 420 nm의 경우, 각각의 파장 값을 중심으로 1 nm 주파수(예를 들어, 340 nm 양측의 1/2 nm) 대역에 해당됩니다. 이 경우 조도는 "해당 나노 미터 평방 미터당 와트"의 단위를, 즉, W / (m2 ∙ nm), W / m2 / nm 또는 W ∙ m-2 ∙ nm-1로 표시합니다.

넓은 범위의 조도 set point (보통 "TUV"또는 "토탈 UV")는 모든 파장에서 방사 조도의 총합으로 보통 300-400 nm (가속 실험실) 또는 295-385 nm (옥외)입니다. 결과적으로 넓은 범위의 조도 값은 당연히 좁은 범위의 조도 값보다 훨씬 큽니다. 넓은 범위 조도는 W / m2 또는 W–m-2, 즉, "평방 미터당 와트" 로 표시합니다.

아래의 그래프는 SPD (spectral power distribution)로, 파장의 크기에 따른 조도를 나타냅니다. 이 SPD는 특정 광원의 좁은 범위, 즉, 0.35W / ㎡ / ㎚ @ 340nm의 조도 및 넓은 범위, 즉, 300-400nm (TUV)에서 40W / ㎡의 조도 값을 나타냅니다.

조도조정 point를 얼마로 잡으면 좋을까요? 내후내광성 시험규격에서 는 빛의 조도를 파장별로 분류함이 일반이다. UV 및 제논 테스터에서 통제하는 빛(램프)의 분류는 ‘narrow band’, ‘wide band’로 구분함이 일반이다.

QUV 시험기에서 빛(램프)의 ‘narrow band’ 조정은 사용하는 램프에 따라 결정된다. Q-SUN 시험기에서 어느 파장대를 중시할 것인가는 해당 시편이 예민한 반응을 보이는 속성이 무엇인가, 그에 따른 파장대가 어디인가에 따라 택함이 좋다. 사용자가 관심 있는 물질의 손상항목이 ‘색변, color change’ 이라면 420nm 파장대를 조사하는 램프를 택함이 옳다. 그게 아니고, ‘광택손실, gloss loss’이라면 340 nm 대의 빛의 조사가 긴요하다. 상기의 두군의, 340nm & 420nm, narrow band를 같이 살피려면 300-400nm wide band의 빛을 조사함이 필요하다.

제논 시험기에서 optical filter를 택하는 것은 아래 도표에 나와있는 듯이 어떤 point의 빛의 조사가 유용할 것인지 판단에 달려있다. 일반적으로 daylight optical filter를 쓰는 경우에는 340nm 파장의 빛을 control point로하고, window glass filter를 사용하는 경우에는 420nm 파장의 빛을 control point로 한다. 상세 사항은 아래 Table1 참조 요망.

지금까지 Polystyrene reference는 내후, 내광 시험에서 수십년간 표준물질로 사용되어왔습니다. SAE J1885(자동차 내장재), J1960(외장재)의 시험표준을 수립할 때 Polystyrene의 황변현상을 기준으로 상하위 한계를 설정 활용함. 그러나, J1885 및 J1960이 Performance base인 J2412 및 J2527로 대체됨에 따라 필수적 reference로서의 위치에서 벗어났다. 그래서 최근에는 특히 자동차 OEM에서 polystyrene을 reference로 하여 시행하는 시험은 거의 사라진 상황이다. 아래의 항목도 이에 연관된다.

1. Polystyrene의 황변현상을 보이는 요인이weathering에서 시편이 황변현상을 보이는 것과 동일한 요소로 판정할 수 없다

2.몇몇의 자동차 OEM에서는 자체적으로 weathering effect를 제대로 반영하는 다른 reference를 개발, 활용하고 있다.

3. 최근의 개선된 weathering 시험기는 weathering 인자들을 제대로 구현하도록 하여 reference 활용 없이 weathering effect를 시험에서 얻어지도록 하고 있다.

4.이미 여러 단계의 검증 절차를 거친 polystyrene reference는 거의 소진되어 바닥상태인데다가 같은 검증절차를 거친 polystyrene reference가 출시되기 까지는 아직도 시일이 소요되어야 하는 상황이다.

5. 창고에서 대기 중인 새로운 polystyrene reference의 경우, polystyrene 자체의 aging effect(노화현상)자체가 검증항목이다

6. 시험기가 어떤 구조, 회사의 제품이냐 여부를 떠나서 polystyrene을 reference로 설정함은 여러 문제가 내재되어있음.

습도란 공기중에 분포된 수분의 양을 말함이 일반이다. 습도, 즉, 대기 중의 수분 함량은 물질의 부식 및 weathering에서 물질의 품질저하를 초래하는 주요인자이다. 습도는 절대습도 및 상대습도(RH)로 표기하는데, 절대습도는 일정부피(크기)의 대기에 포함된 수분의 양으로 g/m³로 나타내며, 상대습도(RH)는 %로 나타내는데 완전 포화상태 대비 현재의 대기가 품고 있는 수분의 양을 뜻한다. 상대습도는 사람들의 생활에도 연관되어 불쾌지수로 나타내지기도 하며 옥외 및 촉진 내후성 시험에서도 연곤을 가진다.

RH를 측정 표시함에는 여러 가지 방식이 있지만, Q-Lab에서는 두 가지를 사용하는데, 하나는 Q-SUN 제논 시험기를 사용시의 디지털 습도계를 이용한 전자식 측정과 Q-FOG 부식시험기를 사용시의 건습벌브 형태의 기계식 측정이다.

디지털 방식은 요즈음 일상에서도 아주 흔하고, 특별히 공기 주입이 필요하지 않아 시험실에서 사용하기도, Q-SUN에서도 활용하기도 용이하다. 디지털 습도계는 주위에서 쉽게 볼 수 있다.

건습 벌브 형태 습도계는 온도계를 사용하는데 디지털 습도계에 비해 검정이 비교적 용이하다는 장점이 있다. 이 습도계는 많은 양의 공기주입이 필요하나 Q-FOG에는 부식의 위험이 없는 blower module이 있어서 문제될 것이 없다. 그러나 디지털 습도계는salt 분무 단계가 있어서 결국에는 부식의 위험이 존재한다.

“Solar radiation”표준규격은 옥외 환경 및 다른 가혹한 환경에서 전자파의 성능을 확인하도록 하는 시험이다. 대표적인 두 가지 시험규격은 MIL-STD-810G 및 IEC 60068 2.5 이다. Q-SUN은 상기 두 가지 규격시험을 수행할 수 있는 장비이다. 엄밀하게 말하면 상기 두 가지 시험규격은 별개의 “특기할 사항”은 없다. 위의 두 가지 규격 설명은 각 장에서 언급 되는 다양한 환경조건을 어찌 적절히 수용할 것인가를 실험실 및 시험 수행자가 설계하는 다양성에 대해 많은 부분을 할애하고 있다. 이것은 performance-base의 다양한 시험기의 수용을 용인함과 아울러 해당 시험의 목적에 부합된다면 실질적으로시험조건을 조금이라도 조정할 것을 권장함이다. MIL-STD-810-G에서 이점을 분명히 직접 밝히고 있다.

“여기서 강조하고자 함은 이 서류는 시험기의 규격이나 시험과정을 어떤 틀로 규제하고자 함이 아니다. 그러기 보다는 물질의 내구, 내후성 측면에서 요구되는 바를 시현하기 위한 물질의 구조를 어찌 개선하고 그를 시험하기 위해 실제 옥외 환경조건을 시험기에서 어떤 조건으로 어떻게 simulation함이 이상적인지에 초점을 두고 있다.

MIL-STD-810-G 및 IEC 60068-2-5 모두 시험조건을 택함에 있어서 탄력적 대응을 여러 번 강조하고 있다. 실제로 본 규격의 “solar radiation” 시험에 어느 시험기로도 가능할 수 없는 280nm에서 3000nm 범위SPD를 가진 빛을, 램프를 사용할 것을 권장하나 현실적으로 가능하지 못하기 때문이다. 그렇기 때문에 시험 수행자가 그런 조건을 수용하기 위한 나름의 적절한 방법을 각자 강구함이 소망스럽다. 이에 따라서 Q-Lab에서는 이미 Q-SUN 제논 시험기로 MIL-STD-810G의 시험규격 505.5의 수행이 가능함을 관련업계에 공표하였고, 관련업계에서도 각각의 시험표준기관이 언급한 ‘탄력적 대응’의 지혜를 살리면 Q-SUN을 활용하여 해당 시험 을 원만히 수행할 수 있다.

ISO 105 B04, “제논아크 내후성 시험기를 이용한 색깔의 견뢰도 시험”은 옥외에 노출된 섬유류 제품에 대한 일광견뢰 시험이다. 다른 섬유제품에 대한 시험과 달리, 이 시험에서는 물 분사 과정이 포함된다. Q-SUN Xe-2 및 Xe-3는 ISO B04시험 규격을 만족한다. 그렇지만 ISO 105 B04 규격을 충족하도록 아래 표에 명시된 광필터의 사양을 그대로 맞추기는 곤란하다.


그 이유는 다음과 같다. ISO 105 B04에 규정된 빛의 노출에 대한 근간에 대한 해석의 차이 때문이다. 해당 규정에서는 빛의 근원을 1) 제논 아크 램프 사용, 2) “290nm – 300nm을 잘라낸” SPD를 지닌 daylight optical filter사용, 3) 적외선 영역을 “ 지속적으로 감소”하는 heat filter사용, 이 세가지를 명시하고 있다. Heat filter에 대한 분명한 설명은 없으나 주어진 온도조건을 맞추도록 적외선 방사를 최소화하도록 함에 의미를 둔다. Window-B04 필터가 아닌, Window-B/SL 필터를 장착한 Xe-3는 heat filter사용 없이도 ISO 105 B04에 명시된 조도 및 온도를 맞출 수 있으므로 해당 규정을 충족한다.

Xe-2는, Window-B/SL 필터를 사용할 경우IBP(“black standard)가 ISO 105 B04에서 규정한 범주를 벗어나서 사용할 수 없다. Xe-2 는 ISO 105규정에 맞춰 설계되었기에 Window-B04 광필터와는 조합이 잘 되며, 그렇기에 유사한 모형의 시험기로 축적된 과거의 데이터와도 잘 맞는다. 따라서, 축적된 예전의 데이터와의 연관성을 확인하려면 Window-B04 필터를 장착한 Xe-2로 시험하기를 권장한다. 해당 시험에서 필요한 blue wool reference를 사용하기 위한 시편 holder도 제공된다.

UV 및 제논 아크 빛을 사용하는Weathering 시험설비에 대한 국제적 규범은 해당 램프에 대한 SPDC(spectrum power distribution curve)를 제시할 것을 요구합니다. 이러한 SPDC를 확인하면 특정한, 예를 들면 290-320nm, 또는 360-400nm, 주파수 범위의 빛의 세기가 나타납니다.

ASTM 및 ISO는 중요한 SPD 도해를 제공합니다. ASTM G154 및 ISO 4892-3에는 UV SPD가, ASTM G155 및 ISO 4892-2에는 제논 SPD가 제공됩니다. 해당 도해를 살피면3종류 filter, 즉, Daylight(outdoor sunlight), Window(behind glass), Extended UV(UVB-313) 에 대한 SPD가 실려있습니다.

Q-Lab의 UVA-340, UVA-351, UVB-313EL 램프는 ASTM G154 및 ISO 4892-3에 준한 Daylight, Window 및 Extended UV에 모두 적용이 가능하다. Q-SUN 시험기에 사용되는 아래의 Q-Lab UV 필터는 ASTM G155및 ISO 4892-2조건을 충족시킨다. 그런데 Extended UV-Q/B 필터의 경우 ISO 4892-2에는 별도의 언급은 없다.

Table 1 (Daylight filters): Daylight-B/B, Daylight-Q, Daylight-F
Table 2 (Window glass filters): Window-B/SL, Window-Q, Window-IR
Table 3 (Extended-UV filters): Extended UV-Q/B

위에서 언급된 SPD 범주를 벗어난 것으로 Q-Lab에서 출시하는 표준 ‘광필터’는 Extended UV- Quartz 및 Window-SF5 필터가 있는데, UV-Quartz는 몇몇의 특별한 대기우주 규격이며, Window-SF5는 일반 건축용도 유리가 아닌 자동차 분야에서 요구되는 특별히 높은 파장대 빛을 차단한 유리에 대한 시험용이다.

UV 및 제논 아크 빛을 사용하는Weathering 시험설비에 대한 국제적 규범은 해당 램프에 대한 SPDC(spectrum power distribution curve)를 제시할 것을 요구합니다. 이러한 SPDC를 확인하면 특정한, 예를 들면 290-320nm, 또는 360-400nm, 주파수 범위의 빛의 세기가 나타납니다. ASTM 및 ISO는 중요한 SPD 도해를 제공합니다. ASTM G154 및 ISO 4892-3에는 UV SPD가, ASTM G155 및 ISO 4892-2에는 제논 SPD가 제공됩니다. 해당 도해를 살피면3종류 filter, 즉, Daylight(outdoor sunlight), Window(behind glass), Extended UV(UVB-313) 에 대한 SPD가 실려있습니다. Q-Lab의 UVA-340, UVA-351, UVB-313EL 램프는 ASTM G154 및 ISO 4892-3에 준한 Daylight, Window 및 Extended UV에 모두 적용이 가능하다. Q-SUN 시험기에 사용되는 아래의 Q-Lab UV 필터는 ASTM G155및 ISO 4892-2조건을 충족시킨다. 그런데 Extended UV-Q/B 필터의 경우 ISO 4892-2에는 별도의 언급은 없다. Table 1 (Daylight filters): Daylight-B/B, Daylight-Q, Daylight-F Table 2 (Window glass filters): Window-B/SL, Window-Q, Window-IR Table 3 (Extended-UV filters): Extended UV-Q/B 위에서 언급된 SPD 범주를 벗어난 것으로 Q-Lab에서 출시하는 표준 ‘광필터’는 Extended UV- Quartz 및 Window-SF5 필터가 있는데, UV-Quartz는 몇몇의 특별한 대기우주 규격이며, Window-SF5는 일반 건축용도 유리가 아닌 자동차 분야에서 요구되는 특별히 높은 파장대 빛을 차단한 유리에 대한 시험용이다.